特許 6746470 カートリッジ保持装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6746470

(24)【登録日】2020年8月7日

(45)【発行日】2020年8月26日

(54)【発明の名称】カートリッジ保持装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/20 20060101AFI20200817BHJP

   G01N 1/28 20060101ALI20200817BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/20 A

   G01N1/28 W

   G01N1/28 F

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-217708(P2016-217708)

(22)【出願日】2016年11月8日

(65)【公開番号】特開2018-77966(P2018-77966A)

(43)【公開日】2018年5月17日

【審査請求日】2019年7月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000925

【氏名又は名称】特許業務法人信友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川村 節久

(72)【発明者】

【氏名】福田 知久

【審査官】 中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特表平０５−５０６５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−００６５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１１１０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９３８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７８２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０７０９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３０１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０８８２３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／２０

Ｇ０１Ｎ １／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

保持具を介して試料が取り付けられたカートリッジを収容するカートリッジ保持装置において、
前記カートリッジに設けた試料取付部への前記試料の取り付け作業が可能な作業面部を有する載置台と、
前記載置台の前記作業面部に形成され、前記カートリッジが摺動可能に載置される溝部と、
前記試料が取り付けられた前記カートリッジを保持する保持穴を有するマガジンと、を備え、
前記マガジンは、前記保持穴の開口が形成された一面を前記溝部が延在する方向の延長線上に向けて配置され、
前記保持具を前記試料取付部に向けて案内する保持具ガイド部材を有する
カートリッジ保持装置。

【請求項2】

前記溝部における前記試料の取り付けが行われる位置で前記カートリッジを保持する位置決め部材を有する
請求項１に記載のカートリッジ保持装置。

【請求項3】

前記位置決め部材は、前記作業面部に回動可能に支持され、前記溝部の上下方向の上方において対向する位置決め片を有し、
前記位置決め片における前記溝部と対向する面には、前記カートリッジに設けた位置決め孔に挿入される位置決め突起が設けられている
請求項２に記載のカートリッジ保持装置。

【請求項4】

前記保持具ガイド部材は、前記作業面部に回動可能に支持され、前記溝部の上下方向の上方において対向する回動片と、前記回動片に設けられて前記保持具を案内するガイド部材を有する
請求項１に記載のカートリッジ保持装置。

【請求項5】

前記溝部には、前記試料取付部が上下方向の上方を向いた状態で前記カートリッジが載置され、
前記載置台の前記作業面部には、前記溝部を摺動する前記カートリッジの姿勢を、前記試料取付部が上下方向の上方を向いた姿勢から、前記試料取付部が水平方向を向いた姿勢に変更可能な姿勢変更台が設けられている
請求項１に記載のカートリッジ保持装置。

【請求項6】

前記マガジンは、前記載置台に移動可能に支持される
請求項１に記載のカートリッジ保持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば荷電粒子線装置や電子顕微鏡によって観察される試料が取り付けられたカートリッジを保持するカートリッジ保持装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、荷電粒子装置や電子顕微鏡によって観察される試料は、平板状のカートリッジに取り付けられて用いられる。また、試料は、弾性を有するＣリングや、雄ネジが形成された押さえ部材等の保持具を介してカートリッジに取り付けられる。

【0003】

さらに、試料がセットされたカートリッジは、保持穴を有するマガジンに保持及び収容される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−８８２３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の技術では、カートリッジに試料をセットする位置からマガジンまで離れていため、試料をカートリッジにセットした後に、カートリッジをピンセット等で摘みマガジンに収容する作業が必要であった。そのため、カートリッジに試料をセットし、このカートリッジをマガジンに収容するまでの作業が、大変煩雑なものとなっていた。

【0006】

本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、カートリッジに試料をセットし、このカートリッジをマガジンに収容するまでの作業を容易に行うことができるカートリッジ保持装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のカートリッジ保持装置は、保持具を介して試料が取り付けられたカートリッジを収容するカートリッジ保持装置である。カートリッジ保持装置は、載置台と、溝部と、マガジンとを備えている。載置台は、カートリッジに設けた試料取付部への試料の取り付け作業が可能な作業面部を有する。溝部は、載置台の作業面部に形成され、カートリッジが摺動可能に載置される。マガジンは、試料が取り付けられたカートリッジを保持する保持穴を有する。また、マガジンは、保持穴の開口が形成された一面を溝部が延在する方向の延長線上に向けて配置される。

【発明の効果】

【0008】

本発明のカートリッジ保持装置によれば、カートリッジに試料をセットし、このカートリッジをマガジンに収容するまでの作業を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置を示す概略構成図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置のマガジン及び試料取付ユニットを示す斜視図である。

【図3】本発明の第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置の試料取付ユニットにカートリッジを載置した状態を示す斜視図である。

【図4】本発明の第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置で用いられるカートリッジ及び試料を示す斜視図である。

【図5】カートリッジに試料及びＣリングをセットする状態を示す断面図である。

【図6】本発明の第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置で用いられるＣリング押出治具を示す図であり、図６Ａは斜視図、図６Ｂは先端部を拡大して示す斜視図である。

【図7】本発明の第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置を用いてカートリッジにＣリング及び試料をセットする状態を示す図である。

【図8】本発明の第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置を用いてカートリッジにＣリング及び試料をセットする状態を示す図である。

【図9】本発明の第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置を用いてカートリッジにＣリング及び試料をセットする状態を示す断面図である。

【図10】本発明の第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置を用いて試料をセットしたカートリッジをマガジンに収容する動作を示す図である。

【図11】本発明の第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置のマガジンにカートリッジを収容させた状態を示す図である。

【図12】本発明の第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置のマガジン及び試料取付ユニットの変形例を示す斜視図である。

【図13】本発明の第２の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置のマガジン及び試料取付ユニットを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明のカートリッジ保持装置の実施の形態例について、図１〜図１３を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、説明は以下の順序で行うが、本発明は、必ずしも以下の形態に限定されるものではない。

【0011】

１．第１の実施の形態例
１−１．カートリッジ保持装置の構成
まず、本発明の第１の実施の形態例（以下、「本例」という。）にかかるカートリッジ保持装置について図１から図３を参照して説明する。
図１は、本例のカートリッジ保持装置を示す概略構成図である。

【0012】

図１に示す装置は、例えば、試料を凍結させて観察を行うクライオ電子顕微鏡に用いられるカートリッジを保持するカートリッジ保持装置である。また、カートリッジ保持装置１では、カートリッジ１００に試料Ｓ１を保持具の一例を示すＣリング１０５を介して取り付ける作業と、試料Ｓ１が取り付けられたカートリッジ１００を保持及び収容する作業が行われる。

【0013】

図１に示すように、カートリッジ保持装置１は、収容部２と、試料取付ユニット３と、マガジン４を備えている。収容部２は、上下方向の上面が開口した容器状に形成されている。収容部２の内部には、試料取付ユニット３と、マガジン４が配置される。

【0014】

この収容部２の内部には、例えば、液体窒素Ｍ１が充填される。収容部２の内部に配置された試料取付ユニット３及びマガジン４の全てが浸かる量の液体窒素Ｍ１が収容部２に収容される。なお、収容部２の内壁に、液体窒素Ｍ１を入れる量の目安となる目印を設けてもよい。

【0015】

［試料取付ユニット］
次に、図２及び図３を参照して試料取付ユニット３について説明する。
図２及び図３は、試料取付ユニット３及びマガジン４を示す斜視図である。

【0016】

図２及び図３に示すように、試料取付ユニット３は、載置台１１と、カートリッジ位置決め部材１２と、保持具ガイド部材の一例を示すＣリングガイド部材１３と、姿勢変更台１４と、２つの軸支持部１７、１７とを有している。

【0017】

載置台１１は、略直方体状に形成されている。また、載置台１１は、試料Ｓ１及びＣリング１０５（図４参照）の取付作業を行う作業面部１１ａと、後述するマガジン４が着脱可能に装着される装着部１１ｂとを有している。以下、水平方向と平行でかつ載置台１１の長手方向と平行をなす方向を第１の方向Ｘとする。水平方向と平行でかつ載置台１１の短手方向と平行をなす方向、すなわち第１の方向Ｘと直交する方向を第２の方向Ｙとする。また、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙと直交する方向、すなわち水平方向と直交する方向を第３の方向Ｚとする。

【0018】

作業面部１１ａ及び装着部１１ｂは、載置台１１における第３の方向Ｚの一側の上面部に形成されている。作業面部１１ａは、載置台１１における第１の方向Ｘの一側に形成され、装着部１１ｂは、載置台１１における第１の方向Ｘの他側に形成されている。

【0019】

作業面部１１ａには、溝部１６が形成されている。溝部１６は、作業面部１１ａにおける第１の方向Ｘの一端部から、他端部すなわち装着部１１ｂにかけて延在している。溝部１６は、作業面部１１ａから第３の方向Ｚの他側に向けて一段凹んだ凹部である。この溝部１６には、カートリッジ１００が摺動可能に配置される。そして、カートリッジ１００は、溝部１６を摺動して、マガジン４まで搬送される。

【0020】

溝部１６は、作業面部１１ａにおける第１の方向Ｘの一側に形成された第１摺動部１６ａと、第１の方向Ｘの他側に形成された第２摺動部１６ｂとを有している。

【0021】

第１摺動部１６ａにおける第１の方向Ｘの一端には、試料Ｓ１及びＣリング１０５を装着するカートリッジ１００が載置される。第２摺動部１６ｂは、第１摺動部１６ａにおける第１の方向Ｘの他端から連続して形成されている。

【0022】

第１摺動部１６ａにおける第２の方向Ｙの長さは、カートリッジ１００の幅方向の長さと略同一か、あるいは若干長く設定されている。また、第２摺動部１６ｂにおける第２の方向Ｙの長さは、カートリッジ１００における厚み方向の長さと略同一か、あるいは若干長く設定されている。なお、第２摺動部１６ｂの第２の方向Ｙの長さは、第１摺動部１６ａの第２の方向Ｙの長さよりも短く設定されている。そのため、第１摺動部１６ａと第２摺動部１６ｂが接続する箇所には、略直角に屈曲した角部１６ｃが形成される。

【0023】

また、作業面部１１ａには、位置決め部材１２と、Ｃリングガイド部材１３と、姿勢変更台１４が設けられている。また、作業面部１１ａには、軸支持部１７、１７が設けられている。軸支持部１７、１７は、溝部１６の第１摺動部１６ａの近傍に配置されている。また、２つの軸支持部１７、１７は、第１摺動部１６ａが延在する方向、すなわち第１の方向Ｘに間隔を空けて配置されている。軸支持部１７、１７には、回動軸１８が設けられている。回動軸１８は、その軸方向が第１の方向Ｘと平行になるように配置される。

【0024】

回動軸１８には、位置決め部材１２とＣリングガイド部材１３が回動可能に支持されている。Ｃリングガイド部材１３は、位置決め部材１２よりも回動軸１８の軸方向の一側、すなわち第１の方向Ｘの一側に配置されている。

【0025】

Ｃリングガイド部材１３は、ガイド部材２１と、支持部材２２とを有している。支持部材２２は、舌片状の回動片２４と、軸受け部２５とを有している。軸受け部２５は、回動軸１８に回動可能に支持される。回動片２４は、軸受け部２５から突出している。軸受け部２５が回動軸１８を中心に回動すると、回動片２４は、第１摺動部１６ａと第３の方向Ｚに間隔を空けて対向する。

【0026】

回動片２４には、貫通孔２４ａが形成されている（図９参照）。この貫通孔２４ａには、ガイド部材２１が挿入される（図９参照）。

【0027】

ガイド部材２１は、略円筒状のガイド筒部２６と、フランジ部２７とを有している。ガイド筒部２６の筒孔２６ａは、軸方向の一端から他端に向かうにつれて内径が連続的に小さくなるようにテーパー状に形成されている。この筒孔２６ａには、Ｃリング１０５及び後述するＣリング押出治具２００が挿入される。

【0028】

ガイド筒部２６は、回動片２４の貫通孔２４ａに挿入される。また、ガイド筒部２６の外径は、貫通孔２４ａの直径よりも小さく設定されている。ガイド筒部２６を貫通孔２４ａに挿入した際、ガイド筒部２６の軸方向の他端部は、回動片２４における第１摺動部１６ａと対向する一面から突出する。そして、ガイド部材２１は、ガイド筒部２６の筒孔２６ａに挿入されたＣリング１０５を後述するカートリッジ１００に設けた試料取付部１０１に向けて案内する。

【0029】

フランジ部２７は、ガイド筒部２６の外周面における軸方向の一端部から半径方向の外側に向けて突出している。ガイド筒部２６を貫通孔２４ａに挿入した際、フランジ部２７は、回動片２４における第１摺動部１６ａと対向する一面とは反対側の他面に載置される。フランジ部２７を回動片２４の他面に、例えば固定ねじによって固定することで、ガイド部材２１は、支持部材２２に固定される。

【0030】

上述したように、貫通孔２４ａの直径をガイド筒部２６の外径よりも大きく形成したことで、ガイド筒部２６を貫通孔２４ａに挿入した後に、ガイド部材２１における支持部材２２に対する位置を調整することができる。

【0031】

位置決め部材１２は、舌片状の位置決め片３１と、軸受け部３２と、位置決め突起３３とを有している。位置決め部材１２の軸受け部３２は、Ｃリングガイド部材１３の軸受け部２５と同様に、回動軸１８に回動可能に支持される。位置決め片３１は、軸受け部３２から突出している。軸受け部３２が回動軸１８を中心に回動すると、位置決め片３１は、第１摺動部１６ａと第３の方向Ｚに間隔を空けて対向する。

【0032】

位置決め突起３３は、位置決め片３１における第１摺動部１６ａと対向する一面に形成されている。位置決め突起３３は、位置決め片３１の一面から突出している。この位置決め突起３３は、略円錐台形状に形成されている。位置決め突起３３は、後述するカートリッジ１００に形成された位置決め孔１０２に挿入される。

【0033】

なお、位置決め突起３３とガイド筒部２６の第１の方向Ｘの間隔は、後述するカートリッジ１００の位置決め孔１０２と試料取付部１０１の間隔と等しく設定される。

【0034】

姿勢変更台１４は、溝部１６における第１摺動部１６ａと第２摺動部１６ｂとの接続箇所である角部１６ｃに配置されている。姿勢変更台１４は、傾斜面部１４ａを有している。姿勢変更台１４は、傾斜面部１４ａを第１の方向Ｘの一側に向けて配置される。すなわち、傾斜面部１４ａは、溝部１６を摺動するカートリッジ１００の搬送方向の上流側を向いている。溝部１６を摺動するカートリッジ１００が傾斜面部１４ａに当接することで、姿勢変更台１４は、カートリッジ１００を略９０度回転させてその姿勢を変更させる。

【0035】

［マガジン］
次に、マガジン４について説明する。
マガジン４は、略直方体状に形成されている。マガジン４は、カートリッジ１００が挿入可能な複数（本例では、４つ）の保持穴４ａを有している。保持穴４ａは、カートリッジ１００の幅方向の長さに対応した長さを有する長孔である。そして、複数の保持穴４ａは、その開口の長辺が上下方向と略平行となる向きで、第２の方向Ｙに所定の間隔を空けて形成されている。

【0036】

マガジン４を載置台１１の装着部１１ｂに装着した際、マガジン４における保持穴４ａが開口する一面４ｂは、溝部１６側を向く。さらに詳細には、一面４ｂは、溝部１６の第２摺動部１６ｂの延長線上に配置される。そして、マガジン４の一面４ｂは、溝部１６の第２摺動部１６ｂの第１の方向Ｘの他端に当接又は接近して配置される。これにより、マガジン４の一面４ｂと溝部１６との隙間を無くす、あるいは短くすることができる。また、保持穴４ａの開口は、水平方向から上下方向の上方に傾斜した方向を向いている。

【0037】

なお、本例では、マガジン４に４つの保持穴４ａを設けた例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、マガジン４に保持穴４ａを５つ以上設けてもよく、あるいは３つ以下でもよい。また、マガジン４に保持穴４ａを１つだけ設けてもよい。

【0038】

［カートリッジ］
次に、上述したカートリッジ保持装置１に収容されるカートリッジ１００の構成について図４及び図５を参照して説明する。
図４は、カートリッジ及び試料を示す斜視図である。

【0039】

図４に示すように、カートリッジ１００は、矩形をなす略平板状に形成されている。カートリッジ１００の長手方向の一端部には、傾斜部１００ａが設けられている。傾斜部１００ａは、カートリッジ１００の長手方向の一端部の厚みが先端部に向かうにつれて薄くなるように形成されている。カートリッジ１００は、傾斜部１００ａが設けられた端部をマガジン４に向けて溝部１６に配置される。

【0040】

また、カートリッジ１００には、試料取付部１０１と、位置決め孔１０２が形成されている。試料取付部１０１は、略円形に開口した貫通孔である。

【0041】

図５は、カートリッジ１００の試料取付部１０１を示す断面図である。
図５に示すように、試料取付部１０１は、載置部１０１ａと、嵌合部１０１ｂとを有している。試料取付部１０１には、試料Ｓ１と保持具の一例を示すＣリング１０５が取り付けられる。載置部１０１ａは、試料取付部１０１の軸方向の中途部に形成されている。また、載置部１０１ａは、試料取付部１０１の内壁から半径方向の内側に向けて突出する内フランジ部である。この載置部１０１ａには、試料Ｓ１が載置される。

【0042】

嵌合部１０１ｂは、試料取付部１０１において載置部１０１ａよりもＣリング１０５及び試料Ｓ１が挿入される側に形成されている。嵌合部１０１ｂは、載置部１０１ａから試料取付部１０１におけるＣリング１０５及び試料Ｓ１が挿入される側の開口にかけてその内径が連続的に小さくなるように形成されている。この嵌合部１０１ｂと載置部１０１ａの間には、挿入されたＣリング１０５が嵌合される。

【0043】

Ｃリング１０５は、後述するＣリング押出治具２００を用いて、試料取付部１０１に押し込まれる。

【0044】

位置決め孔１０２は、試料取付部１０１よりも傾斜部１００ａ側に形成されている。この位置決め孔１０２は、略四角形状に開口している。そして、位置決め孔１０２には、位置決め突起３３が挿入される。

【0045】

［Ｃリング押出治具］
次に、Ｃリング１０５をカートリッジ１００に取り付ける際に用いられるＣリング押出治具２００について図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明する。
図６Ａ及び図６Ｂは、Ｃリング押出治具を示す図である。

【0046】

図６Ａに示すように、Ｃリング押出治具２００は、使用者が把持する把持部２０１と、押出部２０２とを有している。図６Ｂに示すように、押出部２０２は、略円筒状に形成されている。押出部２０２は、その外径が軸方向の先端部に近づくにつれて連続して小さくなる、いわゆるテーパー状に形成されている。そのため、押出部２０２の先端部には、テーパー部２０２ａが形成されている。

【0047】

また、押出部２０２の先端部には、複数のスリット２０３が形成されている。スリット２０３は、押出部２０２の先端部から軸方向に沿って所定の長さで形成されている。複数のスリット２０３が設けられたことで、押出部２０２の先端部は、半径方向の中心に向かって縮径可能に構成されている。

【0048】

１−２．カートリッジ保持装置を用いた試料のセット作業
次に、上述したカートリッジ保持装置１を用いて試料Ｓ１をカートリッジ１００にセットし、マガジン４にカートリッジ１００を保持させるまでの作業の一例について図１から図１１を参照して説明する。
図７から図１１は、試料Ｓ１のセット作業を示す図である。

【0049】

予め図１に示すように、収容部２には液体窒素Ｍ１が収容され、試料取付ユニット３、マガジン４及びカートリッジ１００が冷却されている。まず、図３に示すように、位置決め部材１２及びＣリングガイド部材１３を回動させ、溝部１６の第１摺動部１６ａの上方を開放させる。次に、試料取付部１０１及び位置決め孔１０２の開口が、第３の方向Ｚの一方、すなわち上下方向の上方を向くように、カートリッジ１００を第１摺動部１６ａに載置させる。

【0050】

そして、作業者は、例えばピンセットを用いてカートリッジ１００を第１摺動部１６ａに沿って、すなわち水平方向と平行に角部１６ｃの近傍まで摺動させる。次に、図７に示すように、位置決め部材１２を回動させて、位置決め突起３３をカートリッジ１００の位置決め孔１０２に挿入させる。これにより、カートリッジ１００が位置決め部材１２で保持され、カートリッジ１００における試料Ｓ１及びＣリング１０５のセット時の位置決めが完了する。

【0051】

ここで、上述したように、位置決め突起３３は、略円錐台形状に形成されている。そのため、位置決め突起３３を位置決め孔１０２に挿入する際に、位置決め突起３３の傾斜面に位置決め孔１０２の縁部が当接する。これにより、カートリッジ１００の位置がずれた場合でもカートリッジ１００を所定の位置、すなわち試料Ｓ１やＣリング１０５を取り付ける位置に呼び込むことができる。

【0052】

なお、本例では、位置決め突起３３を略円錐台形状に形成し、位置決め孔１０２を略四角形状の開口とした例を説明したが、これに限定されるものではなく、カートリッジ１００を所定の位置で保持できる形状であればよい。例えば、位置決め突起３３を楕円形や、六角柱状やその他各種の形状に形成してもよい。そして、位置決め孔１０２は、位置決め突起３３の形状に対応した形の開口であればよい。

【0053】

そして、作業者は、カートリッジ１００の試料取付部１０１の載置部１０１ａに凍結した試料Ｓ１を載置する。本例では、位置決め部材１２とＣリングガイド部材１３は、別部材として構成されており、それぞれ独立して回動を行うことができる。

【0054】

カートリッジ１００に試料Ｓ１をセットする際は、Ｃリングガイド部材１３を回動させず、位置決め部材１２のみを回動させることができる。そのため、カートリッジ１００の試料取付部１０１の上方は、Ｃリングガイド部材１３の回動片２４で覆われることなく開放されている。これにより、位置決め部材１２によってカートリッジ１００が所定の位置で保持された状態で試料Ｓ１をカートリッジ１００にセットすることができる。その結果、試料Ｓ１をカートリッジ１００にセットする作業を容易に行うことができる。

【0055】

次に、図８に示すように、Ｃリングガイド部材１３を回動させて、ガイド部材２１をカートリッジ１００の上方に配置させる。これにより、ガイド部材２１のガイド筒部２６がカートリッジ１００の試料取付部１０１に対向する。

【0056】

次に、図９に示すように、ガイド筒部２６の筒孔２６ａにＣリング１０５を挿入し、Ｃリング押出治具２００を用いてＣリング１０５を試料取付部１０１に向けて押し込む。Ｃリング１０５は、ガイド筒部２６の筒孔２６ａによって弾性変形し、縮径する。同様に、Ｃリング押出治具２００の押出部２０２も縮径する。なお、Ｃリング１０５は、弾性変形することで拡径する方向に力が発生する。そのため、Ｃリング１０５は、Ｃリング押出治具２００の押出部２０２の先端面に沿って略平行に押し込まれる。

【0057】

Ｃリング１０５をさらに押し込むと、Ｃリング１０５は、ガイド筒部２６の筒孔２６ａから試料取付部１０１の嵌合部１０１ｂに移動する。また、嵌合部１０１ｂは、挿入側の開口から載置部１０１ａに近づくにつれてその内径が広がっているため、Ｃリング１０５は、嵌合部１０１ｂの内壁に沿って拡径する。そのため、Ｃリング１０５が嵌合部１０１ｂと嵌合する。その結果、試料Ｓ１は、その縁部がＣリング１０５と載置部１０１ａで挟持されて、試料取付部１０１に固定される。

【0058】

このとき、Ｃリング押出治具２００における押出部２０２のテーパー部２０２ａがガイド筒部２６の筒孔２６ａに当接する。そして、Ｃリング押出治具２００におけるカートリッジ１００に近接する向きの移動がガイド筒部２６によって規制される。その結果、Ｃリング押出治具２００が試料取付部１０１にセットされた試料Ｓ１に触れて、試料Ｓ１に傷が付くことを防ぐことができる。

【0059】

また、上述したようにカートリッジ１００が位置決め部材１２で保持された状態で行われるため、試料Ｓ１及びＣリング１０５の取付作業を容易に行うことができる。

【0060】

なお、従来では、ピンセットを用いてＣリング１０５を弾性変形させて、カートリッジ１００に取り付けていた。そのため、Ｃリング１０５がピンセットから落下し易く、収容部２内でＣリング１０５が紛失したり、Ｃリング１０５を掴むピンセットで試料Ｓ１を傷つけたりするおそれがあった。

【0061】

これに対し、本例のカートリッジ保持装置１では、Ｃリング１０５をガイド筒部２６の筒孔２６ａに投入し、Ｃリング押出治具２００で押し込むことで、Ｃリング１０５がカートリッジ１００に取り付けられる。その結果、Ｃリング１０５が収容部２内に落下したり、試料Ｓ１が気づいたりすることを防ぐことができ、Ｃリング１０５の取付作業を容易に行うことができる。

【0062】

次に、図１０に示すように、位置決め部材１２及びＣリングガイド部材１３を回動させて、位置決め突起３３及びガイド筒部２６をカートリッジ１００から離反させる。また、カートリッジ１００を第１摺動部１６ａから第２摺動部１６ｂ及びマガジン４に向けて水平方向と平行に摺動させると、カートリッジ１００の傾斜部１００ａ側の端部が姿勢変更台１４の傾斜面部１４ａに当接する。

【0063】

そして、カートリッジ１００をさらに第２摺動部１６ｂ及びマガジン４に向けて摺動させると、カートリッジ１００における幅方向の姿勢変更台１４側の一端部が、傾斜面部１４ａに乗り上がる。また、カートリッジ１００における幅方向の一端部が傾斜面部１４ａに乗り上がることで、カートリッジ１００が略９０度回転する。そのため、カートリッジ１００の幅方向の一端部が立ち上がり、試料取付部１０１及び位置決め孔１０２の開口が第２の方向Ｙ、すなわち水平方向を向く。

【0064】

なお、カートリッジ１００の端部に傾斜部１００ａを設けたことで、カートリッジ１００の幅方向の一端部を容易に傾斜面部１４ａに乗り上げさせることがきる。

【0065】

次に、カートリッジ１００を溝部１６の第２摺動部１６ｂに沿って水平方向と平行にマガジン４に向けて摺動させる。そして、カートリッジ１００がマガジン４の近傍まで摺動させると、ピンセットを用いてカートリッジ１００を摘み、図１１に示すように、カートリッジ１００をマガジン４の保持穴４ａに挿入する。これにより、試料Ｓ１がセットされたカートリッジ１００がマガジン４に保持される。

【0066】

本例のカートリッジ保持装置１によれば、溝部１６の延長線上にマガジン４が配置されているため、試料Ｓ１のセット作業からマガジン４への収容作業まで、カートリッジ１００を溝部１６に沿って水平方向に摺動させることで行うことができる。すなわち、カートリッジ１００における第３の方向Ｚ、すなわち上下方向への移動量を少なくすることができる。これにより、カートリッジ１００をマガジン４に収容する際に、カートリッジ１００を落とすことを防ぐことができるだけでなく、カートリッジ１００をマガジン４に収容するまでの作業を容易に行うことができる。

【0067】

さらに、マガジン４の一面４ｂと溝部１６における第２摺動部１６ｂの他端が、当接又は接近しているため、溝部１６からマガジン４の保持穴４ａまでのカートリッジ１００の搬送距離の短縮を図ることが可能となる。

【0068】

また、試料Ｓ１がセットされたカートリッジ１００を搬送する際に、液体窒素Ｍ１の液面からカートリッジ１００が出ると、試料Ｓ１に霜が付着する可能性がある。しかしながら、本例のカートリッジ保持装置１によれば、上述したように、カートリッジ１００における上下方向への移動量を少なくすることができるため、カートリッジ１００を常に液体窒素Ｍ１内に浸かった状態で搬送することができる。その結果、試料Ｓ１に霜が付着することを防ぐことができる。

【0069】

また、試料Ｓ１のセット作業からマガジン４への収容作業まで、カートリッジ１００の移動は、溝部１６によって第１の方向Ｘに沿った一方向の移動となるため、一連の動作が単純作業で行うことができる。その結果、液体窒素Ｍ１中の視認性が悪い環境においても作業性の向上を図ることができ、作業時間の短縮が可能となる。

【0070】

さらに、本例のカートリッジ保持装置１によれば、試料Ｓ１のセット作業の後にカートリッジ１００の姿勢を、幅方向の一端部が立ち上がる姿勢に変更している。これにより、カートリッジ１００をピンセットで摘み易くなり、第２摺動部１６ｂからマガジン４の保持穴４ａにカートリッジ１００を挿入し易くできる。

【0071】

このカートリッジ１００の姿勢の変更は、姿勢変更台１４に向けてカートリッジ１００を押すだけで行うことができる。これにより、カートリッジ１００の姿勢を変更する際に、試料Ｓ１に傷を付けたり、カートリッジ１００を試料取付ユニット３から落としたりすることを防ぐことができ、カートリッジ１００の姿勢の変更を行うことができる。

【0072】

また、マガジン４の保持穴４ａの開口は、水平方向から上下方向の上方に傾斜した方向を向いている。そのため、保持穴４ａにカートリッジ１００を挿入した際、図１１に示すようにカートリッジ１００における保持穴４ａと反対側の端部は、水平方向から上下方向の上方に傾斜した方向を向く。

【0073】

そのため、保持穴４ａに挿入されたカートリッジ１００が、姿勢変更台１４や位置決め部材１２と干渉することを防ぐことができる。また、既にカートリッジ１００が挿入された保持穴４ａの隣の保持穴４ａに新たなカートリッジ１００を挿入する際に、既に保持されたカートリッジ１００が新たに挿入するカートリッジ１００の挿入作業の妨げになることを防ぐことができる。

【0074】

１−３．変形例
次に上述したカートリッジ保持装置１の変形例について図１２を参照して説明する。
図１２は、変形例にかかるカートリッジ保持装置のマガジン及び試料取付ユニットを示す斜視図である。

【0075】

図１から図１１に示すカートリッジ保持装置１では、マガジン４が載置台１１の装着部１１ｂに取り付けられており、第２の方向Ｙの移動が規制されていた。これに対し、図１２に示すように変形例にかかるカートリッジ保持装置１Ｂでは、マガジン４が装着部１１ｂにおいて第２の方向Ｙに移動可能に支持されている。

【0076】

そのため、既にカートリッジ１００が挿入された保持穴４ａの隣の保持穴４ａに新たなカートリッジ１００を挿入する際に、マガジン４を第２の方向Ｙに移動することができる。これにより、カートリッジ１００を挿入する保持穴４ａを溝部１６の第２摺動部１６ｂに近づけることができる。その結果、カートリッジ１００をマガジン４の保持穴４ａに挿入する作業をより図１から図１１に示すカートリッジ保持装置１よりも効率的に行うことができる。

【0077】

２．第２の実施の形態例
次に、図１３を参照して第２の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置について説明する。
図１３は、第２の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置のマガジン及び試料取付ユニットを示す斜視図である。

【0078】

この第２の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置５０が、第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置１と異なる点は、マガジンの保持穴の向きである。そのため、ここでは、マガジン及び試料取付ユニットの装着部について説明し、第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置１と共通する部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。

【0079】

図１３に示すように、カートリッジ保持装置５０は、試料取付ユニット５３と、マガジン５４と、不図示の収容部を有している。試料取付ユニット５３は、載置台６１と、位置決め部材１２と、Ｃリングガイド部材１３と、姿勢変更台１４とを有している。

【0080】

載置台６１は、作業面部６１ａと、装着部６１ｂとを有している。作業面部６１ａには、溝部６６が形成されている。なお、溝部６６の構成は、第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置１の溝部１６と同一の構成を有しているため、その説明は省略する。

【0081】

装着部６１ｂには、マガジン５４が第２の方向Ｙに移動可能に支持されている。マガジン５４は、複数の保持穴５４ａを有している。また、マガジン５４は、複数の保持穴５４ａの開口が形成された一面５４ｂが第２の方向Ｙ及び第３の方向Ｚで形成される平面と略平行となるように配置されている。すなわち、複数の保持穴５４ａの開口は、水平方向を向いている。カートリッジ１００を挿入する保持穴５４ａは、溝部６６の第２摺動部６６ｂと連通している。この保持穴５４ａにカートリッジ１００が挿入されると、作業者は、マガジン５４を第２の方向Ｙに移動させ、カートリッジ１００が挿入された保持穴５４ａと隣の保持穴５４ａを溝部６６に連通させる。

【0082】

その他の構成は、上述した第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置１と同様であるため、それらの説明は省略する。このような構成を有するカートリッジ保持装置５０においても、上述した第１の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置１と同様の作用及び効果を得ることができる。

【0083】

なお、保持穴５４ａの開口が水平方向を向き、保持穴５４ａが溝部６６と連通しているため、第２の実施の形態例にかかるカートリッジ保持装置５０によれば、上下方向への移動量をさらに少なくすることができる。その結果、カートリッジ１００を保持穴５４ａに挿入する作業をより簡単に行うことができる。

【0084】

なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

【0085】

上述した実施の形態例では、試料取付ユニット３及びマガジン４を液体窒素Ｍ１が収容された収容部２の内部に配置し、液体窒素Ｍ１で試料取付ユニット３及びマガジン４を冷却させる例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、収容部２を設けずに、試料取付ユニット３、マガジン４、カートリッジ１００や試料Ｓ１を冷却させなくてもよい。すなわち、カートリッジ保持装置は、凍結試料を用いるクライオ電子顕微鏡だけではなく、試料を凍結させない電子顕微鏡、荷電粒子装置、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）にも適用できるものである。

【0086】

また、上述した実施の形態例では、位置決め部材１２とＣリングガイド部材１３を別部材として、それぞれ独立して回動可能に構成した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、位置決め部材１２とＣリングガイド部材１３を一体に構成し、位置決め部材１２とＣリングガイド部材１３が一体となって回動又は移動可能に構成してもよい。この場合、試料Ｓ１をセットする作業は、位置決め部材１２及びＣリングガイド部材１３を回動させずに行う。

【0087】

さらに、位置決め部材１２とＣリングガイド部材１３を、回動軸１８を介して載置台１１に回動可能に取り付けた例を説明したが、位置決め部材１２とＣリングガイド部材１３の動作は回動に限定されるものではない。位置決め部材１２及びＣリングガイド部材１３を、載置台１１に対して上下方向や、水平方向に移動可能に構成してもよい。

【0088】

また、位置決め部材１２としては、カートリッジ１００を所定の位置、すなわちＣリング１０５を取り付ける位置で保持することができればよい。位置決め部材としては、例えば、溝部に突起を設けたり、ピンを所定の位置でカートリッジに挿入したり、その他の構成を適用してもよい。

【0089】

さらに、Ｃリングガイド部材１３は、載置台１１に設ける例に限定されるものではなく、カートリッジ１００を所定の位置で保持した後に、カートリッジにガイド筒部２６を有するガイド部材２１を取り付けてもよい。

【0090】

また、Ｃリング１０５を介して試料Ｓ１をカートリッジ１００に取り付けた例を説明したが、試料Ｓ１を保持する保持具としてはＣリング１０５に限定されるものではない。例えば、カートリッジ１００の試料取付部１０１に係合部を設け、保持具としては、この係合部と係合可能な係合片を有するリング状の部材であってもよい。そのため、保持具ガイド部材としては、Ｃリング１０５を案内するＣリングガイド部材１３に限定されるものではない。

【0091】

なお、本明細書において、「平行」及び「直交」等の単語を使用したが、これらは厳密な「平行」及び「直交」のみを意味するものではなく、「平行」及び「直交」を含み、さらにその機能を発揮し得る範囲にある、「略平行」や「略直交」の状態であってもよい。

【符号の説明】

【0092】

１、１Ｂ、５０…カートリッジ保持装置、 ２…収容部、 ３、５３…試料取付ユニット、 ４、５４…マガジン、 ４ａ、５４ａ…保持穴、 ４ｂ、５４ｂ…一面、 １１、６１…載置台、 １１ａ、６１ａ…作業面部、 １１ｂ、６１ｂ…装着部、 １２…位置決め部材、 １３…Ｃリングガイド部材（保持具ガイド部材）、 １４…姿勢変更台、 １４ａ…傾斜面部、 １６、６６…溝部、 １６ａ…第１摺動部、 １６ｂ、６６ｂ…第２摺動部、 １６ｃ…角部、 １７…軸支持部、 １８…回動軸、 ２１…ガイド部材、 ２２…支持部材、 ２４…回動片、 ２４ａ…貫通孔、 ２５…軸受け部、 ２６…ガイド筒部、 ２６ａ…筒孔、 ２７…フランジ部、 ３１…位置決め片、 ３２…軸受け部、 ３３…位置決め突起、 １００…カートリッジ、 １００ａ…傾斜部、 １０１…試料取付部、 １０１ａ…載置部、 １０１ｂ…嵌合部、 １０２…位置決め孔、 １０５…Ｃリング（保持具）、 Ｍ１…液体窒素、 Ｓ１…試料、 Ｘ…第１の方向、 Ｙ…第２の方向、 Ｚ…第３の方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】